CN114214553A - 一种高碳铬铁合金的精炼方法 - Google Patents

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Abstract

一种高碳铬铁合金的精炼方法，包括以下步骤：在中频感应炉内将普通高碳铬铁熔化得到熔融合金液，熔化温度为1500‑1600℃，普通高碳铬铁中包含以下成分：按重量百分比计，50.12‑55.03％的Cr、6.84‑8.03％的C、2.11‑2.54％的Si、0.30‑0.35％的Ti、0.015‑0.025％的V、其余为铁和不可避免的杂质；向熔融合金液中加入造渣剂；造渣剂熔化完全并完全覆盖熔融合金液表面后，向中频感应炉内添加FeO和MnO2，搅拌混合后精炼；清除熔渣，将熔融合金液浇入锭模内得到精炼后的高碳铬铁合金。该方法可降低对工艺条件和原料配比的控制精准度，采用的原料容易获得，降低生产成本。

Description

一种高碳铬铁合金的精炼方法
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种高碳铬铁合金的精炼方法。
背景技术
在钢铁冶金和铸造等行业，高碳铬铁作为重要原料和添加剂应用广泛，随着经济的发展，钢铁企业对高碳铬铁合金成分的要求越来越苛刻。高碳铬铁中除了主要元素Cr、Fe、C外，还含有少量Si、P、S、Ti、V、Mn等其他杂质元素。高碳铬铁的主要用途包括： 1)用于不锈钢的生产；2)用作滚珠轴承钢、工具钢和高速钢的合金剂；3)用作铸铁的添加剂；4)用作硅铬合金、金属铬的含铬原料；5)用作吹氧法生产低碳铬铁的原料。不同用途对于高碳铬铁产品都有特殊要求。例如，用于生产滚珠轴承钢的高碳铬铁对于Ti和V 的含量要求均较高，这是因为Ti与溶解在钢液中的N结合生成几乎不溶于钢液中的TiN。TiN的熔点高达2930℃，硬度大，严重影响轴承的使用寿命；同样，V可适当提高钢的韧性和降低回火脆性的作用，同时，V也有阻碍钢的脱碳及石墨化的作用，当V含量达0.05％时，则会使得硅钢矫顽力降低。用于吹氧法生产低碳铬铁的高碳铬铁，要求含Si量不超过 2.0％。
目前，制得含杂质元素(Ti、V、Si)较低的铬铁合金主要是采用以下两种方法，且均在矿热炉内进行的。第一种方法是选用含Ti、V、Si较少的国外优质铬铁块矿或者粉矿，采用熔剂法就可得到目标产品；该方法的主体设备为三电极交流矿热炉，使用焦炭作为还原剂，在硅石、青石、蛇纹石等辅料的配合作用下，将原矿中的铬、铁元素还原得到高碳铬铁合金。但是该方法无法推广，这是由于世界范围内优质铬矿产量较少，不易获得；另外，我国铬矿赋存量极低，若大量依靠进口国外优质铬矿，原料成本太大。第二种方法是通过严格控制工艺条件和精准稳定控制原料配比来生产优质高碳铬铁合金，但是炉渣成分和电炉功率也会影响到产品的杂质元素含量，即使严格控制好工艺条件和原料配比，在大型生产实践中得到的冶炼结果也不能一直满足要求，所以这种苛刻生产方法的适用性较低，并非适用于所有的企业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高碳铬铁合金的精炼方法，该方法可降低对工艺条件和原料配比的控制精准度，提高适用性，且采用的普通高碳铬铁作为原料，容易获得，可降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高碳铬铁合金的精炼方法，包括以下步骤：
(1)在中频感应炉内将普通高碳铬铁熔化得到熔融合金液，熔化温度为1500-1600℃，熔化时间40-50min，普通高碳铬铁中包含以下成分：
按重量百分比计，50.12-55.03％的Cr、6.84-8.03％的C、2.11-2.54％的Si、0.30-0.35％的Ti、0.015-0.025％的V、其余为铁和不可避免的杂质；
(2)向熔融合金液中加入造渣剂并控制炉渣碱度，保温精炼10-15min，造渣剂中包含以下成分；
按重量百分比计，CaO 35～40％、SiO220～30％、MgO 23～35％、CaF25～7％；
(3)造渣剂熔化完全并完全覆盖熔融合金液表面后，向中频感应炉内添加FeO和MnO2，充分搅拌混合后，保温精炼15～30min；
(4)清除炉内表面漂浮的熔渣后，将炉内熔融合金液浇入锭模内得到精炼后的高碳铬铁合金。
进一步的，步骤(2)中，造渣剂控制炉渣碱度为1.0～2.0。
优选的，步骤(2)中，造渣剂的加入量为50～80kg/t普通高碳铬铁。
优选的，步骤(3)中，FeO的加入量为60～80kg/t普通高碳铬铁，MnO2的加入量为 5～8kg/t普通高碳铬铁。
进一步的，步骤(4)中，精炼后的高碳铬铁合金中包含以下成分：
按重量百分比计，49.88-54.97％的Cr、6.92-8.12％的C、1.53-2.02％的Si、0.10-0.16％的Ti、0.008-0.013％的V、其余为铁和不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明中采用FeO和MnO2作为氧化剂，杂质元素去除彻底，精炼效果好，氧化剂易于获得且成本较低；
(2)本发明造渣剂中的CaO主要对熔融合金液中被氧化的有害元素起固定作用，例如，CaO与SiO2结合生成2CaO·SiO2，使精炼反应向右进行，保证有害元素去除得更加彻底；SiO2的作用在于调整初渣碱度，控制精炼参数；MgO用于保护镁质耐火炉衬，延长炉龄；CaF2可以降低炉渣粘度，提高其流动性；本发明中造渣剂成分易于获得且成本较低；
(3)本发明选用中频感应炉作为高碳铬铁炉外精炼设备，精炼流程短，设备以电能转化为热能来熔化金属，属于清洁环保能源；
(4)本发明降低了对工艺条件和原料配比的控制精准度，且采用的普通高碳铬铁作为原料，容易获得，降低了生产成本；本发明工艺简单，不受原料和炉况限制，适合广泛推广及大规模生产使用。
附图说明
图1为本发明精炼方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
如图1所示，一种高碳铬铁合金的精炼方法，包括以下步骤：
(1)在中频感应炉内将普通高碳铬铁熔化得到熔融合金液，熔化温度为1500℃，熔化时间50min，普通高碳铬铁中包含以下成分：
按重量百分比计，50.12％的Cr、6.84％的C、2.11％的Si、0.30％的Ti、0.015％的V、其余为铁和不可避免的杂质；
(2)向熔融合金液中加入造渣剂控制炉渣碱度为1.3，保温精炼10min，造渣剂中包含以下成分；
按重量百分比计，CaO 40％、SiO230％、MgO 23％、CaF27％；造渣剂的加入量为50kg/t 普通高碳铬铁；
(3)造渣剂熔化完全并完全覆盖熔融合金液表面后，向中频感应炉内添加FeO和MnO2，FeO的加入量为60kg/t普通高碳铬铁，MnO2的加入量为5kg/t普通高碳铬铁，充分搅拌混合后，保温精炼15min；
(4)清除炉内表面漂浮的熔渣后，将炉内熔融合金液浇入锭模内得到精炼后的高碳铬铁合金，精炼后的高碳铬铁合金中包含以下成分：
按重量百分比计，49.88％的Cr、6.92％的C、1.53％的Si、0.10％的Ti、0.008％的V、其余为铁和不可避免的杂质。
实施例二
如图1所示，一种高碳铬铁合金的精炼方法，包括以下步骤：
(1)在中频感应炉内将普通高碳铬铁熔化得到熔融合金液，熔化温度为1550℃，熔化时间45min，普通高碳铬铁中包含以下成分：
按重量百分比计，53.26％的Cr、7.03％的C、2.34％的Si、0.33％的Ti、0.02％的V、其余为铁和不可避免的杂质；
(2)向熔融合金液中加入造渣剂控制炉渣碱度为1.0，保温精炼12min，造渣剂中包含以下成分；
按重量百分比计，CaO 35％、SiO230％、MgO 35％、CaF25％；造渣剂的加入量为75kg/t 普通高碳铬铁；
(3)造渣剂熔化完全并完全覆盖熔融合金液表面后，向中频感应炉内添加FeO和MnO2，FeO的加入量为70kg/t普通高碳铬铁，MnO2的加入量为7kg/t普通高碳铬铁，充分搅拌混合后，保温精炼20min；
(4)清除炉内表面漂浮的熔渣后，将炉内熔融合金液浇入锭模内得到精炼后的高碳铬铁合金，精炼后的高碳铬铁合金中包含以下成分：
按重量百分比计，52.01％的Cr、7.34％的C、1.92％的Si、0.12％的Ti、0.01％的V、其余为铁和不可避免的杂质。
实施例三
如图1所示，一种高碳铬铁合金的精炼方法，包括以下步骤：
(1)在中频感应炉内将普通高碳铬铁熔化得到熔融合金液，熔化温度为1600℃，熔化时间40min，普通高碳铬铁中包含以下成分：
按重量百分比计，55.03％的Cr、8.03％的C、2.54％的Si、0.35％的Ti、0.025％的V、其余为铁和不可避免的杂质；
(2)向熔融合金液中加入造渣剂控制炉渣碱度为2.0，保温精炼15min，造渣剂中包含以下成分；
按重量百分比计，CaO 40％、SiO220％、MgO 34％、CaF26％；造渣剂的加入量为80kg/t 普通高碳铬铁；
(3)造渣剂熔化完全并完全覆盖熔融合金液表面后，向中频感应炉内添加FeO和MnO2，FeO的加入量为80kg/t普通高碳铬铁，MnO2的加入量为8kg/t普通高碳铬铁，充分搅拌混合后，保温精炼30min；
(4)清除炉内表面漂浮的熔渣后，将炉内熔融合金液浇入锭模内得到精炼后的高碳铬铁合金，精炼后的高碳铬铁合金中包含以下成分：
按重量百分比计，54.97％的Cr、8.12％的C、2.02％的Si、0.16％的Ti、0.013％的V、其余为铁和不可避免的杂质。

Claims (5)

1.一种高碳铬铁合金的精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在中频感应炉内将普通高碳铬铁熔化得到熔融合金液，熔化温度为1500-1600℃，熔化时间40-50min，普通高碳铬铁中包含以下成分：
按重量百分比计，50.12-55.03％的Cr、6.84-8.03％的C、2.11-2.54％的Si、0.30-0.35％的Ti、0.015-0.025％的V、其余为铁和不可避免的杂质；
(2)向熔融合金液中加入造渣剂并控制炉渣碱度，保温精炼10-15min，造渣剂中包含以下成分；
按重量百分比计，CaO 35～40％、SiO2 20～30％、MgO 23～35％、CaF2 5～7％；
(3)造渣剂熔化完全并完全覆盖熔融合金液表面后，向中频感应炉内添加FeO和MnO2，充分搅拌混合后，保温精炼15～30min；
(4)清除炉内表面漂浮的熔渣后，将炉内熔融合金液浇入锭模内得到精炼后的高碳铬铁合金。
2.根据权利要求1所述的一种高碳铬铁合金的精炼方法，其特征在于，步骤(2)中，造渣剂控制炉渣碱度为1.0～2.0。
3.根据权利要求1或2所述的一种高碳铬铁合金的精炼方法，其特征在于，步骤(2)中，造渣剂的加入量为50～80kg/t普通高碳铬铁。
4.根据权利要求1或2所述的一种高碳铬铁合金的精炼方法，其特征在于，步骤(3)中，FeO的加入量为60～80kg/t普通高碳铬铁，MnO2的加入量为5～8kg/t普通高碳铬铁。
5.根据权利要求1或2所述的一种高碳铬铁合金的精炼方法，其特征在于，步骤(4)中，精炼后的高碳铬铁合金中包含以下成分：
按重量百分比计，49.88-54.97％的Cr、6.92-8.12％的C、1.53-2.02％的Si、0.10-0.16％的Ti、0.008-0.013％的V、其余为铁和不可避免的杂质。
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